초록 ▼

본 연구의 년도별 연구내용과 범위는 다음과 같다.
(1) 1차년도
${\bullet}$ 해석적 방법에 의한 Top-down 균열의 발생 메카니즘 규명
${\bullet}$ 아스팔트충의 소성면형과 단면두께, 재료물성의 상관관계 규명
${\bullet}$ 포장 단면설계 기초 기술 확보
${\bullet}$ 고강성 포장재의 생산기술 개발
(2) 2차년도
${\bullet}$ 단면설계기법의 검증 및 보완<

본 연구의 년도별 연구내용과 범위는 다음과 같다.
(1) 1차년도
${\bullet}$ 해석적 방법에 의한 Top-down 균열의 발생 메카니즘 규명
${\bullet}$ 아스팔트충의 소성면형과 단면두께, 재료물성의 상관관계 규명
${\bullet}$ 포장 단면설계 기초 기술 확보
${\bullet}$ 고강성 포장재의 생산기술 개발
(2) 2차년도
${\bullet}$ 단면설계기법의 검증 및 보완
${\bullet}$ 고강성 포장재의 공용성 비교평가
${\bullet}$ 공용성을 고려한 장수명 포장의 최적 단면 구성(안) 제시
(3) 3차년도
${\bullet}$ 현장 시험시공 및 결과분석
${\bullet}$ 장수명 포장의 수명주기 비용분석
${\bullet}$ 공용성 및 경제성을 고려한 장수명 포장의 최적 단면(안) 제시
${\bullet}$ 장수명 포장의 설계, 시공, 품질관리, 유지관리 지침(안) 확보

Abstract ▼

Most of the maintenance budget of the road system in Korea has been used for the maintenance and rehabilitation of asphalt pavements. Since the premature distress of asphalt pavement frequently occurs in Korea, the performance period of asphalt pavements is approximately 50% shorter than developed c

Most of the maintenance budget of the road system in Korea has been used for the maintenance and rehabilitation of asphalt pavements. Since the premature distress of asphalt pavement frequently occurs in Korea, the performance period of asphalt pavements is approximately 50% shorter than developed countries. Therefore, it is urgently required to establish a plan of increasing the performance of asphalt pavements. Since Transportation Research Laboratory in the United Kingdom first proposed perpetual pavement concept in 1997, the research and trial constructions of perpetual pavements have been actively conducted in Europe and the United States. Thus it is necessary to reduce the rehabilitation expenses of asphalt pavements by employing the perpetual pavement concept. A major purpose of this study is to develop perpetual asphalt pavement which can save maintenance cost of asphalt pavements by increasing the design and performance periods of the pavements.
Various physical and mechanical laboratory tests are performed for the high modulus asphalt binder developed in this study. The tests results show that the properties of the high modulus binder are similar with those of the french high modulus binders. In addition to the binder tests, laboratory performance tests are conducted on the high modulus mixtures. It is observed from the performance tests that the fatigue, rutting, and moisture damage resistances of the high modulus mixtures compared to conventional mixtures are greatly improved.
To evaluate the relative performance and structural capacity of the perpetual and conventional pavements, an accelerated pavement testing (APT) is performed. For the APT, four different pavement sections with and without high modulus base courses are constructed. The tensile strains developed at the bottom of the asphalt base courses are measured. The pavement sections with high modulus base courses show less tensile strain values compared to the control sections. Using the strain values, the modulus values of the base courses are back calculated. The modulus values of the high modulus base courses are almost twice larger than those of the conventional base courses. Like the laboratory performance tests results, the APT results show the better fatigue and rutting performance of the perpetual pavement sections than the conventional pavement sections. For the development of design technique of the perpetual pavements, design thickness of existing perpetual pavements has been compared. Design parameters that can affect the damage of the perpetual pavements were investigated. To analyze the pavement response, a data base of the pavement response for more than 2300 different pavement sections has been established using a finite element analysis program ILLIPAVE. A pavement response model has been developed through a regression analysis of the data base using a statistics program, SPPS.
To develop the thickness design method of the perpetual asphalt pavements, a series of numerical analysis is conducted by using a multi-layered elastic program, KENLAYER. Dynamic modulus values of asphalt concrete measured from the laboratory tests are used in the analysis. According to the analysis results, the 6cm of the total thickness of asphalt concrete can be reduced by applying the high modulus asphalt concrete instead of conventional asphalt concrete. A thickness design chart considering the traffic volume is proposed for the perpetual asphalt pavements.
The design program of perpetual pavement is developed using the pavements response model. The design program programmed by Visual Studio C.net consists of design level, assumption of the pavement thickness, pavement material property, performance criteria, pavements response model.
In November 2005, the field test sections were constructed in the Deoksan-Yesan road pavement section using a high modulus mixture developed in this study. During the construction, several different types of tests, such as CBR, DCP, and FWD were conducted on the subgrade and subbase. strain gauge and thermometer were installed in the asphalt concrete layer. Also a guideline of the design, construction, and QC/QA was modified based on the result of the test construction. For practical use, test constructions and follow-up surveys will be continuously performed.
The LCC (Life Cycle Cost) analyses were performed for various alternatives of asphalt pavement thickness, analysis and rehabilitation periods. The results showed that the perpetual pavement have more economical benefit than typical asphalt pavement.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...3
• 요약문...7
• SUMMARY...18
• 차례...21
• 표 차례...25
• 그림 차례...32
• CONTENTS...44
• 제1장 서론...49
• 제1절 과업의 배경 및 필요성...49
• 제2절 장수명 공법의 개요...50
• 제3절 장수명 아스팔트 포장의 기대효과 및 적용분야...53
• 제4절 연차(단계)별 연구목표 및 내용...56
• 제5절 3차년도 연구 내용 및 추진계획...56
• 1. 연구목표...56
• 2. 연구내용 및 범위...57
• 3. 연구추진계획 및 일정...58
• 제2장 국내.외 기술개발 현황...59
• 제1절 국내기술동향...59
• 1. 국내 기술동향 요약...59
• 2. 특수 및 개질 아스팔트 개발에 대한 연구...60
• 3. 아스팔트포장의 설계기법 개발에 대한 연구...61
• 4. 포장의 장기 공용성 평가에 대한 연구...62
• 제2절 국외기술동향...63
• 1. 국외 기술동향 요약...63
• 2. 장수명 포장공법 설계개념 연구...64
• 3. 중간층용 고강성 아스팔트 혼합물 개발분야...65
• 4. 장수명 포장 설계법 개발 분야...66
• 5. 미국의 시공사례 및 연구개발현황 분석...67
• 제3절 기술동향 분석 결론...68
• 1. 국내.외 기술수준의 개념적 비교표...69
• 2. 본 연구의 실용화 가능성...69
• 제4절 연구개발과제 및 대상기술의 중복성...70
• 제5절 타 산업 및 국내외 연계.협력 가능성...71
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...72
• 제1절 실내 시험을 통한 공용성 평가...72
• 1. 고강성 아스팔트 바인더 개발 및 실내시험...72
• 2. 고강성 아스팔트 혼합물 개발을 위한 예비 물성 시험...88
• 3. 실내 공용성 시험 및 포장가속시험을 위한 배합설계...108
• 4. 역학적 물성 및 실내 공용성 시험...115
• 제2절 포장가속시험기을 통한 공용성 평가...138
• 1. 포장가속시험기...138
• 2. APT를 사용한 공용성 시험...158
• 제3절 수치해석을 이용한 분석 평가...205
• 1. 소성변형과 단면두께 및 재료물성과의 상관 관계규명...205
• 2. 유한요소해석을 통한 Top-Down 균열의 발생 메커니즘 분석...213
• 3. 포장단면 두께와 물성에 따른 균열진전 깊이 분석...255
• 4. 장수명 포장 설계 단면(안) 개발...266
• 제4절 장수명 포장의 설계프로그램 개발 및 최적단면 구성 제시...299
• 1. 설계 개요...299
• 2. 설계입력변수 및 가정사항...300
• 3. 장수명 아스팔트 포장 설계 프로그램 요약...307
• 4. 장수명 아스팔트 포장의 최적 단면구성 제시...316
• 제5절 현장 시험시공을 통한 공용성 평가...326
• 1. 현장 시험시공의 목적...326
• 2. 시험도로 포장 단면 설계...326
• 3. 계측방법 및 특징...328
• 4. 시험시공 절차...337
• 5. 시험시공 계측 결과...342
• 6. 고강성 혼합물 포장공사 지침서...351
• 제6절 경제성 분석...352
• 1. 경제성 분석 개념...352
• 2. 장수명포장의 LCC항목의 개념과 기본가정...356
• 3. 일반포장과 장수명 포장의 LCC 산정의 입력분석...369
• 4. 생애주기비용 비교 및 결과...388
• 5. 장수명 포장 설계 단면 개발에 따른 LCC 비용 분석...398
• 제4장 연구개발목표 달성도 및 관련분야에의 기여도...402
• 제1절 연구개발 목표...402
• 1. 연구개발 목표...402
• 2. 연구개발결과 평가의 착안점...403
• 제2절 연구수행 내용 및 결과...404
• 1. 1차년도 연구개발결과 요약...404
• 2. 2차년도 연구개발결과 요약...410
• 3. 3차년도 연구개발결과 요약...414
• 제3절 연구목표의 달성도...416
• 1. 연구개발 수행 진도율...416
• 2. 연구개발 목표의 달성도...419
• 제4절 관련분야에의 기여도...421
• 1. 기술 및 경제.산업적 기여도...421
• 2. 관련 후속 연구개발의 전망...422
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...423
• 제1절 연구결과의 활용방안 및 기대효과...423
• 1. 활용방안...423
• 2. 기대효과...424
• 3. 관련 후속연구개발의 전망...425
• 제2절 연구성과 및 활용계측...425
• 1. 연구결과 요약...425
• 2. 활용계획...427
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외 과학기술 정보...429
• 제1절 장수명 포장 설계개념 분석...429
• 제2절 장수명 포장의 시공사례 분석...432
• 1. 영국의 시공사례...432
• 2. 미국의 각 주별 시공사례...432
• 3. 포장 설계단면 두께 비교...442
• 제3절 장수명 포장을 위한 재료물성...443
• 제4절 역학적-경험적 설계 기법들의 비교 분석...444
• 1. 영국...444
• 2. 프랑스...453
• 3. 설계단면 분석...466
• 4. 피로균열 및 노상의 소성변형 억제를 위한 응력/변형률 기준 설정...467
• 제5절 장수명 아스팔트 포장 단면 결정(안)의 검증 및 보완을 위한 해외기술정보...469
• 제6절 LCPC에서 수행된 아스팔트 표층의 소성변형 조사...486
• 제7절 LCPC 원형 시험트랙을 이용한 아스팔트 혼합물의 피로연구...493
• 부록 A. 아스팔트 바인더의 점탄성 물성시험...499
• 부록 B. 수분손상 시험 결과...506
• 부록 C. 휠트래킹 시험 결과...509
• 부록 D. 피로 시험 결과...511
• 부록 E. 정적변형률과 온도...514
• 부록 F. DCP 측정...516
• 부록 G. 기층단면 운행 횟수별 온도...518
• 부록 H. 기층단면 운행 횟수별 소성 변형량...521
• 부록 I. Pavement Dynamic Cone Penetrometer(PDCP)...523
• 부록 J. 고강성 아스팔트 혼합물 포장공사...531
• 제7장 참고문헌...557